Dokument: Einfluss von Melatonin auf die Barrierefunktion im Caco-2-Zellkulturmodell
| Titel: | Einfluss von Melatonin auf die Barrierefunktion im Caco-2-Zellkulturmodell | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=68458 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20250210-111533-4 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Holtmanns, Tobias [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Vollmer, Christian [Gutachter] PD Dr. med. Aubin, Hug [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Die Darmschleimhaut ist nicht nur für die Aufnahme von Nährstoffen notwendig, sondern besitzt auch eine wichtige Funktion als Barriere gegen Bakterien und Endotoxine im intestinalen Lumen. Durch Hämorrhagie oder Sepsis kommt es zu einer Umverteilung des Blutflusses zu Gunsten überlebenswichtiger Organe wie Herz und Gehirn, sodass die viszerale Durchblutung beeinträchtigt wird. Diese Verminderung des mikrozirkulatorischen Sauerstoffangebots kann eine Störung der intestinalen Barrierefunktion der Mukosa zur Folge haben und somit die Translokation von Bakterien und die Entstehung einer Sepsis begünstigen. Es wurde bereits gezeigt, dass die systemische Applikation von Melatonin in vielen Organen protektiv wirkt. Hierbei konnte gezeigt werden, dass die lokale mikrozirkulatorische Oxygenierung der gastralen Mukosa während einer milden Hämorrhagie bei Hunden durch Melatonin verbessert werden kann. Gleichzeitig wurde der Schock-induzierte Schaden der intestinalen Barrierefunktion vermindert. In diesem Zusammenhang ist allerdings unklar, ob die protektiven Effekte von Melatonin durch die Modifikation der Mikrozirkulation oder durch direkte, z. B. antioxidative Effekte vermittelt werden und ob dadurch auch die topische Gabe von Melatonin, die Barrierefunktion von Epithelien direkt günstig beeinflussen kann. Ziel dieser Arbeit war es daher zu untersuchen, ob die lokale Gabe von Melatonin einen positiven Effekt auf die durch EGTA- (Ethylenglycol-bis(aminoethylether)-N,N,N',N'-tetraessigsäure) oder H2O2- (Wasserstoffperoxid) geschädigte Barrierefunktion des intestinalen Epithels ausübt. Eine in-vitro Simulation des intestinalen Epithels erfolgte anhand der Zelllinie Caco-2 (humane epitheliale colorektale Adenocarcinomzellen), welche auf eine permeable, kollagenisierte Membranen ausgesät und über 21 Tage (+ 0 bis 3 Tage) kultiviert wurde. Die Zellkulturen wurden mit unterschiedlichen Konzentrationen und Zeiten sowohl von EGTA (20 – 300 mM, 2 – 24 h) als auch von H2O2 (Wasserstoffperoxid) (1 – 300 mM, 2 – 6 h) mit Melatonin (0,1 mg/ml) ko- bzw. 30 Minuten prä-inkubiert. Die Barrierefunktion wurde mittels einer TEER-Messung (transepithelial electrical resistance) vor und nach Behandlung der Zellkulturen geprüft, indem der transepitheliale Widerstand (Ohm/cm2) mittels eines Voltmetes gemessen wurde. Mittels eines Diffusions-Assay wurde zusätzlich die Permeabilität der Zellbarriere nach der Behandlung der Zellkulturen gemessen. Hierfür wurde Lucifer-Yellow als Marker für parazelluläre Translokation auf die Zellen gegeben und anschließend der transepitheliale Farbübertritt bestimmt.
Es konnte eine konzentrations- und zeitabhängige Schädigung der Zellbarriere sowohl durch EGTA als auch durch H2O2 gezeigt werden. Eine Ko- oder Prä-Inkubation mittels Melatonin hatte keinen positiven Einfluss auf die Barrierefunktion, zu lediglich zwei Zeitpunkten reduzierte Melatonin die EGTA-induzierte Barrierereduktion zusätzlich. Dies war unter H2O2 nicht der Fall. Positive Effekte von Melatonin auf die Darmbarriere sind somit nicht auf direkte, z. B. antioxidative Effekte von Melatonin zurückzuführen, sondern vermutlich auf eine verbesserte Mikrozirkulation.The intestinal mucosa is not only necessary for the absorption of nutrients, but also has an important function as a barrier against bacteria and endotoxins in the intestinal lumen. Hemorrhage or sepsis redistributes blood flow in favor of vital organs such as the heart and brain, impairing visceral blood flow. This reduction in the microcirculatory oxygen supply can result in a disruption of the intestinal barrier function of the mucous membrane and thus promote the translocation of bacteria and the development of sepsis. It has already been shown that systemic application of melatonin has a protective effect in many organs. It was shown that local microcirculatory oxygenation of the gastric mucosa can be improved by melatonin during mild hemorrhage in dogs. At the same time, the shock-induced damage to the intestinal barrier function was prevented. In this context, however, it is unclear whether the protective effects of melatonin are through the modification of the microcirculation or directly, for example antioxidant effects mediated and whether the topical administration of melatonin can have a direct beneficial effect on the barrier function of epithelia. The aim of this work was therefore to investigate whether local administration of melatonin has a positive effect on the barrier function of the intestinal epithelium damaged by EGTA (Ethylenglycol-bis(aminoethylether)-N,N,N',N'-tetraaceticacid) or H2O2 (hydrogenperioxid). An in-vitro simulation of the intestinal epithelium was carried out using the cell line Caco-2 (human epithelial colorectal adenocarcinoma cells), which was seeded on a permeable, collagenized membrane and cultured for 21 days (+ 0 to 3 days). The cell cultures were co- or pre-incubated for 30 minutes. The barrier function was tested using a TEER measurement (transepithelial electrical resistance) before and after treatment of the cell cultures, with the transepithelial resistance (Ohm/cm2) being measured using a voltmeter. Using a diffusion assay, the permeability of the cell barrier was also measured after the treatment of the cell cultures. For this purpose Lucifer Yellow was applied to the cells as a marker for paracellular translocation and the transepithelial color transfer was then determined. Concentration- and time-dependent damage to the cell barrier was demonstrated by both EGTA and H2O2. Co- or pre-incubation with melatonin had no positive influence on the barrier function. At only two points did melatonin additionally reduce the EGTA-induced barrier reduction. This was not the case under H2O2. Positive effects of melatonin on the intestinal barrier are therefore not due to direct, for example due to antioxidant effects of melatonin, but probably to improved microcirculation. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 10.02.2025 | |||||||
| Dateien geändert am: | 10.02.2025 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 05.02.2024 | |||||||
| Datum der Promotion: | 28.01.2025 |
